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《岩土工程学报》2020年第11期中文摘要
日期:2020年12月11日 13:16:04点击数:字号:【

两种岩土隔震系统的振动台试验研究

景立平1,2,尹志勇1,孙海峰3,董  瑞1,徐琨鹏1,李永强4

(1. 中国地震局工程力学研究所,黑龙江 哈尔滨 150080;2. 防灾科技学院地质工程学院,河北 三河 065201;3. 广东省珠海工程勘察院,广东 珠海 519000;4. 东华理工大学建筑工程学院,江西 南昌 330013)

摘  要:采用低成本的减隔震技术是降低农村房屋地震灾害的重要途经。近年来,围绕结构基础与地基土之间使用低模量材料的岩土隔震技术(GSI)引起了广泛的研究兴趣。提出了两种低成本的岩土隔震系统即基于砂垫层的岩土隔震系统(GSI-SC)和基于玻璃珠–砂垫层的岩土隔震系统(GSI-GBSC)。通过考虑场地的大比例振动台模型试验对单层砌体结构模型进行了有、无隔震系统的对比试验,单层砌体结构模型采用1/4的缩尺比例制作。选取1940年记录到的El-Centro波南北分量作为输入波,输入加速度幅值分别为0.1g,0.2g,0.4g。振动台试验结果表明:提出的两种低成本的岩土隔震系统均可以减少结构的地震反应,达到隔震的目的;在输入加速度幅值为0.4g时,GSI-SC系统使结构屋面板的加速度反应以及结构的层间位移反应的减小率分别达到33%和39%;而GSI-GBSC系统相应的减小率更是达到了45%和48%。GSI-SC系统和GSI-GBSC系统都具有良好的隔震效果,且施工简便、成本低廉,适合在农村地区推广。就隔震效果而言,GSI-GBSC系统较GSI-SC系统更具有优势。

关键词:岩土隔震;砂垫层;玻璃珠–砂垫层;振动台试验;叠层剪切箱

膨胀土的水力作用机理及膨胀变形理论

徐永福1,2

(1. 上海交通大学土木工程系,上海 200030;2. 皖江工学院,安徽 马鞍山 243000)

摘  要:膨胀土的水力作用主要是指水分(吸水、失水)和应力变化(卸荷、加荷)造成胀缩变形、裂隙发育和强度降低的作用,是膨胀土边坡失稳滑动的根本原因。由于膨胀土矿物表面带电,膨胀土在纯水和盐溶液中的膨胀行为差异很大,总是割裂开来各自研究,缺乏统一的膨胀变形理论。根据等温吸附理论,建立膨胀土的吸水体积Vw与上覆压力p和表面分维Ds的理论关系,基于膨胀变形等于膨胀土吸附水的体积,由此计算膨胀土的膨胀变形。膨胀土在盐溶液中的膨胀变形和剪切强度受渗透吸力影响,根据膨胀变形的分形模型,将盐溶液的渗透吸力π转化为修正有效应力(区别于Terzaghi有效应力),不同浓度盐溶液中的膨胀变形与修正有效应力表示为同一曲线,得到已有的膨胀变形试验数据的验证。

关键词:膨胀土;水力作用;膨胀变形;表面分维

膨胀土完全软化强度指标试验研究

张坤勇1,2,徐  娜2,陈  恕3,ENAMULLAH Baba Kalan 2,谢宇飞4

(1. 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏 南京 210024; 2. 河海大学岩土工程科学研究所,江苏 南京 210024;3. 深圳市水务局,广东 深圳 518000;4. 河南城建学院市政与环境工程学院,河南 平顶山 467036)

摘  要:以引江济淮试验段工程项目为依托,开展膨胀土完全软化强度试验,分析了膨胀土完全软化强度指标在不同含水率、剪切速率下的变化规律,并在此基础上与膨胀土干湿循环强度指标展开对比分析。完全软化状态下,膨胀土黏聚力接近0,完全软化强度主要由内摩擦角决定;内摩擦角受含水率影响不大且几乎不受剪切速率影响;黏聚力普遍较小,符合完全软化状态黏聚力接近0的定义。分别采用干湿循环后强度指标和完全软化强度指标,对简单膨胀土边坡开展了干湿循环后浅层稳定性分析。结果表明,和干湿循环试验相比,完全软化试验工作量小,试验周期短,能反映膨胀土边坡浅层滑塌的破坏机理,可用以对膨胀土边坡受干湿循环作用后的浅层稳定性分析。

关键词:膨胀土;完全软化强度;干湿循环;浅层滑动

处置库近场膨润土胶体产生及稳定性研究进展

蔡叶青1,陈永贵*1,叶为民1,崔玉军2,陈  宝1

(1. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092;2. 法国国立路桥大学,法国 巴黎 77455)

摘  要:作为处置库缓冲/回填材料的压实膨润土,在地下水侵蚀作用下释放胶体,稳定、移动的胶体可能促进放射性核素的迁移,从而威胁处置库的长期安全。在阐述膨润土胶体定义和表征基础上,全面总结了胶体产生试验、机理及稳定性等方面成果。结果表明,膨润土胶体是蒙脱石晶层不断水化、分离自由胶体粒子扩散到水溶液中而产生的,胶体浓度和粒径受黏土特性、地下水动力和化学条件等因素影响显著,胶体稳定性受黏土特性和地下水化学条件、温度影响明显。胶体产生试验装置包括静态和动态两种形式,目前还不能实现实时自动监测。经典DLVO理论未考虑pH对胶体边缘电荷的影响以及多价反离子的效应,应用于蒙脱石黏土胶体产生模型的建立和胶体稳定性预测时存在较大局限性。为此,提出在拓展试验研究、创新理论研究及数值模拟等方面开展进一步研究的建议。

关键词:高放射性废物;深地质处置;膨润土胶体;产生;稳定性;进展

盾构在泡沫混凝土中的接收及现场实测分析

刘孟波1,廖少明*1,2,陈立生3,赵国强3,徐伟忠3

(1. 同济大学土木工程学院,上海 200092;2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092;3. 上海城建市政工程(集团)有限公司,上海 200232)

摘  要:泡沫混凝土盾构接收工法是利用泡沫混凝土为盾构接收掘进提供平衡条件,同时起到稳定洞口土体和防止突涌水等作用,其中盾构掘进参数的合理选取是该工法的关键点。以上海地铁14号线云山路站泡沫混凝土盾构接收为背景,通过现场测试,研究了盾构在泡沫混凝土中的关键掘进参数、端墙和侧墙的压力变化、泡沫混凝土深层位移变化规律及其相关性。分析发现:①盾构从加固体进入泡沫混凝土至最终顶进到位,推力、扭矩和土仓压力的量值和波动呈现先下降再上升的规律;②盾构推进在泡沫混凝土端墙产生的压力增量明显大于侧墙,侧墙压力增量为20~30 kPa,端墙压力最大增量达120 kPa,为初始值的6~7倍;③端墙上压力变化与盾构掘进状态呈现高度相关性,随盾构开停推进循环,墙上压力呈“锯齿状”累积上升;④随着切口接近端墙,单位推进距离产生的端墙压力增量变大,且盾壳全部进入泡沫混凝土箱体时,端墙压力发生突增;⑤盾构前方泡沫混凝土的侧向位移沿盾构推进方向最大约10 mm,呈现中间大、拱顶和拱底小的“凸分布”;端墙附加压力呈“梯形”分布,拱顶压力增量极小,中部增大约60 kPa,底部增大约120 kPa。实测分析成果可为泡沫混凝盾构接收工法的井壁设计、材料优化以及盾构参数的控制提供重要技术参考,工程的成功实施也为该工法的进一步推广应用打下了基础。

关键词:软土盾构;盾构接收;泡沫混凝土;现场实测

赋存结构面粉砂质泥岩力学性能弱化机制研究

张淑坤1,2,王来贵*3,陆  璐2,王树达1,冯佃芝1

(1. 辽宁工程技术大学土木工程学院,辽宁 阜新 123000;2. 枣庄学院城市与建筑工程学院,山东 枣庄 277160;3. 辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁 阜新 123000)

摘  要:结构面对岩体物理力学性能具有弱化作用,直接影响岩石工程的稳定性。以煤矿巷道粉砂质泥岩为研究对象,通过针对不同倾角结构面岩样试件进行准静态单轴加载试验和单轴循环加卸载试验,并同步利用散斑系统采集试件受载变形全过程数字图像信息,分析不同倾角结构面弱化影响下的岩样力学性能变化规律以及应变场演化特征。研究表明:结构面对于粉砂质泥岩受力及变形弱化影响明显,越是趋近于60°倾角,这种弱化影响越显著;赋存45°和60°倾角试件因结构面充填介质的弱化影响,会使应力–应变曲线出现了独特的“双峰”现象;提出了结构面变形局部化长度比和岩样变形局部化长度比参数,量化确定了结构面及岩样本体变形对试件总变形的贡献程度;与准静态单轴加载试验相比,循环加卸载试验提高了试件结构面破坏的主导性,从而显著降低了试件峰值强度。

关键词:泥岩;结构面;弱化机制;数字散斑系统

基于图像数字技术的砂岩裂隙可视化渗流特性试验研究

刘  杰1,2,,唐洪宇1,2,杨渝南*1,2,石  谦1,2,李  政1,2,黎  照1,2,高  进1,2,兰  俊3

(1. 三峡大学湖北省地质灾害防治工程技术中心,湖北 宜昌 443002;2. 三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点试验室,湖北 宜昌 443002;3.武汉天华华中建筑设计有限公司,湖北 武汉 430021)

摘  要:自主研发的可视化裂隙渗流试验装置,应用颜色示踪的图像数字化处理技术,在不同渗透压和法向应力分级加卸载耦合作用下,进行空间垂直角度的砂岩裂隙可视化渗流试验。通过毫秒级分帧技术捕捉裂隙渗流状态并对渗流面积色域分区,基于数字化图像技术进行二值化处理,通过图层二次叠加渲染,自识别渗流面积参数,建立渗透压与法向应力作用下的渗流面积扩散规律。研究裂隙渗流优势路径各断面的过流宽度变化特征,提出可视化渗流速度求取公式,指出渗流速度沿流径变化为骤增、骤降、均匀损耗3个阶段,建立最小断面宽度对应的峰值流速与渗透压和法向应力耦合作用下的函数模型。基于实测数据建立主渗流路径中法向应力、渗透压与雷诺数的幂函数关系,标定渗流状态的惯性作用区与黏性作用区的转变临界点,构建可视化裂隙渗流雷诺数预测模型,对裂隙渗流中真实渗流路径识别、流速矢量实时变化、流体状态判定等关键科学问题提出了新的研究理论及方法。

关键词:可视化渗流;图像数字化处理;渗流扩散面积;过流断面宽度;渗流速度;雷诺数

塑料排水板加固软土地基失效案例分析

张达德,王淳讙,方  力

(中原大学土木工程学系,台湾 中坜 32023)

摘  要:台湾高速公路匝道路堤(10 m高)工程,由于基础为软弱土层(N63.5<1),特选择塑料排水板加固工法。该路堤底层共使用3层土工布为分隔层。由于导管无法穿过第一层上方厚1.5 m的碎石层,因此务必先行引孔(直径200 mm)始能插入排水板,本案共打设900余孔。监测系统包括测斜管、分层沉降仪、水位计、孔压计等。路堤填筑过程中侧向位移(垂直于填筑路堤)持续扩大(于填筑至7.0 m时已超过200 mm),相关监测数据分析比对以及现地坡趾侧向排水沟陆续产生裂缝的现象,推论因排水板未能有效发挥功能,填筑路堤造成软弱基础土层向外(临农路侧)推挤。因此,研究的阶段性结论要求立刻停止施工,并对现况的稳定性进行分析时亦应纳入土工布的短期加筋效果并提供有效应急处置对策,以顺利完成后续填筑工作。

关键词:地盘改良;加筋;固结;软弱土层;塑料排水板;土工布

基于辛体系的筋箍碎石桩受力变形分析

张  玲,张旭波,徐泽宇,欧  强

(湖南大学岩土工程研究所,湖南 长沙 410082)

摘  要:因土工格栅套筒的环箍效应,筋箍碎石桩的受力变形机理较普通碎石桩更为复杂。将筋箍碎石桩单桩的受力变形视为空间轴对称问题,基于辛体系理论构建了可考虑桩体横截面剪应力的辛对偶方程,并对方程进行变量分离,再结合边界条件得到了筋箍碎石桩沉降及径向变形的辛体系解答。通过算例分析验证了方法的合理性与可行性。进一步的参数分析表明:筋箍碎石桩的沉降及鼓胀变形随筋材抗拉刚度的增大而减小;随桩土应力比的增大而增大,但增长率逐渐减小;随加筋深度的增大而减小,但超过最优加筋深度时不再变化;而最优加筋深度则随荷载的增大、桩间距的增大及侧压力系数的减小而相应增大。

关键词:筋箍碎石桩;辛体系;空间轴对称;辛对偶方程;变量分离;最优加筋深度

岩石爆破中孔内起爆位置对爆炸能量传输的调控作用研究

高启栋1,卢文波*2,冷振东3,4,王亚琼1,孙鹏昌2,陈  明2

(1. 长安大学公路学院,陕西 西安 710064;2. 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北 武汉 430072;3. 长江水利委员会长江科学院,湖北 武汉 430010;4. 中国葛洲坝集团易普力股份有限公司,重庆 401121)

摘  要:从爆炸能量传输和爆炸应力场分布的角度,结合柱状药包爆破过程的数值模拟,揭示了起爆位置的影响作用机制,并开展了现场爆破试验研究,综合评价了上部、底部及中部3种传统起爆位置下爆炸能量的空间分布及爆破效果,设想了一种改进的孔内起爆雷管布置方案。结果表明,起爆位置对传入炮孔周围岩体的爆炸能量具有一定的调控作用,爆炸能量偏向于爆轰波传播的正向传输,起爆雷管的位置决定着爆炸能量沿炮孔轴向的分布。在台阶爆破中,孔底起爆时,爆炸能量偏向于孔口传输,可形成较为理想的爆破漏斗,且能减轻对孔底岩体的损伤与扰动,但其易于形成根底或造成欠挖,而适当上调雷管位置,会使部分爆炸能量向孔底传输,有助于加强孔底岩体的破碎及减少根底。以往多推荐的孔底起爆并非总是最优选择,应根据不同的工程目的及现场情况,适时地调整起爆雷管的位置,以充分发挥其对爆炸能量传输的调控作用,从而实现对炸药能量的优化利用。

关键词:岩石爆破;起爆位置;爆炸能量;传输;调控作用

考虑颗粒黏结效应的非饱和土水–力耦合边界面模型

韩博文1,2,蔡国庆*1,2,李  舰2,赵成刚2

(1. 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室,北京 100044;2. 北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044)

摘  要:颗粒间黏结效应对非饱和土水–力耦合特性影响显著,建立考虑黏结效应的非饱和土本构模型,对于准确分析非饱和土的水–力耦合特性具有重要意义。在边界面塑性理论框架下,建立了一个同时考虑基质吸力、饱和度和孔隙结构对黏结效应影响的非饱和土水–力耦合模型。对于力学部分,选取有效应力与黏结变量作为本构变量,建立了黏结变量与之间的关系,并基于边界面塑性理论对非饱和土变形特性进行描述;对于水力部分,建立了考虑变形影响的水力滞后土–水特征曲线方程。利用膨润土–高岭土混合土、重塑高岭土的试验结果对所建立的模型进行了参数标定和模型验证,结果表明,所建立模型能够合理预测非饱和土的水–力耦合特性。

关键词:非饱和土;边界面模型;黏结效应;微观孔隙结构;水–力耦合

基于散热的高放废物处置库废物罐间距研究

周祥运1,孙德安*1,林宇亮2

(1. 上海大学土木工程系,上海 200444;2. 中南大学土木工程学院,湖南 长沙 410075)

摘  要:高放废物处置库废物罐间距设计的核心问题之一是处置库的温度场演化规律。在建立单个废物罐分层热分析模型的基础上,通过叠加原理给出处置库任意位置岩体温度增量表达式,并通过Crump方法对拉普拉斯域解进行数值反演,得到多废物罐放热体系下处置库近场温度演化规律。在相邻隧道间距40 m的条件下,由废物罐表面峰值温度–岩石导热系数–废物罐间距变化图确定废物罐间距的初始预估值,最后分析了相关参数对废物罐表面温度的影响。结果表明,单废物罐放热条件下,废物罐表面峰值温度出现在第6年,而在多废物罐放热体系下,峰值温度出现在第80年;以岩石导热系数2.4,2.8 W/(m×K)为例,废物罐的合适间距分别为12.2,13.5 m;废物罐间距越大,膨润土和岩石导热系数越大,废物罐表面峰值温度越小。膨润土层越厚,废物罐内部热量越不易向外扩散。研究成果可为处置库的尺寸设计以及安全评估提供参考。

关键词:废物罐;分层热分析模型;峰值温度;导热系数;间距

跨断层地下隧洞衬砌结构地震响应及损伤机理研究

杨步云1,2,陈俊涛*1,2,肖  明1,2

(1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北 武汉 430072;2. 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北 武汉 430072)

摘  要:针对衬砌与围岩动力相互作用特点,建立了一种考虑衬砌与围岩非连续变形的动接触力算法,并将该算法应用于拉哇工程某跨断层地下隧洞抗震稳定计算。首先,研究了断层厚度和倾角对隧洞衬砌应力与位移地震响应的影响;然后,研究了接触作用及断层对于衬砌地震响应及损伤破坏特性的影响。研究结果表明:断层的存在加剧了衬砌地震响应,表现为断层处衬砌的应力和位移明显大于其他部位的应力和位移;断层厚度和倾角的不同对于断层处衬砌的地震响应有明显影响,衬砌地震响应随着断层厚度的减小逐渐增大,当断层倾角为45°时衬砌地震响应最大;围岩对于衬砌的约束作用可以有效降低衬砌的破坏;断层部位的衬砌损伤比其他部位严重,而拱肩和拱座为隧洞抗震薄弱部位;由数值计算结果归纳总结了断层处衬砌损伤破坏的3种典型模式,并根据相应损伤机理进行了合理解释。

关键词:地质断层;地下隧洞;断层厚度;断层倾角;动接触力法;衬砌结构;地震响应

正断层错动对围岩–衬砌体系响应影响的离散–连续耦合模拟研究

马亚丽娜1, 2,崔  臻1, 2,盛  谦*1, 2,周光新1, 2,王天强3

(1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 430071;2. 中国科学院大学,北京 100049;3.中交第二公路勘察设计研究院有限公司,湖北 武汉 430056)

摘  要:震害记录表明,隧洞结构的破坏多发生在围岩质量差和地层条件有较大变化的断层破碎带。为研究断层错动对围岩–隧洞响应特性的影响,提出基于三维离散–连续耦合理论的跨断层隧洞错断分析方法,并将现有室内模型试验引入验证耦合方法正确性的对比试验中。基于耦合模型,探索细观裂纹不断聚集形成破裂的过程及剪切带的演化规律,研究跨断层隧洞变形机制及内力响应特征,另外,深入分析了衬砌厚度、衬砌混凝土弹性模量和隧洞上覆土层厚度对隧洞受力变形响应的影响。研究结果显示:拉裂纹在上盘内衬砌底部聚集形成倒三角破裂带,剪裂纹呈条带状集中分布在断层错动面处;同时,衬砌在临近断层剪切面处发生急剧变形,上盘内衬砌顶部受压而底部受拉,下盘内衬砌顶部受拉而底部受压;此外,合理范围内提高衬砌厚度及混凝土弹性模量有利于提高衬砌抵抗变形的能力,埋深较大的隧洞在断层错动条件下易受到围岩保护,从而减小变形破坏的程度。研究结果可以为跨断层隧洞的围岩稳定性评价、隧洞抗错断结构设计提供一定参考。

关键词:隧洞;正断层;离散–连续耦合;细观裂纹;

受力变形响应引入梯度应力的岩爆预测方法

何佳其1,吝曼卿*1,刘夕奇2,张  兰1,张电吉1,熊  文2,彭亚利3

(1. 武汉工程大学资源与安全工程学院,湖北 武汉 430074;2.武汉理工大学土木工程与建筑学院,湖北 武汉 430070;3.湖北兴发化工集团股份有限公司,湖北 宜昌 443711)

摘  要:地下工程开挖过程中,深部岩体在开挖扰动作用下,洞壁附近围岩所受切向应力呈梯度分布。为探索梯度应力对岩体产生岩爆特性的影响,借助自主研发的YB-A型气液复合岩爆模拟试验装置对大尺寸试件进行不同梯度应力作用下的岩爆试验,且在结合大量工程实例的基础上,引入梯度应力强度比对强度–应力比判据进行优化,建立一种引入梯度应力的岩爆预测方法。结果表明,岩体岩爆烈度与其所受梯度应力存在明显的相关性,考虑梯度应力的岩爆判据克服了传统的强度–应力比指标区间不均匀的问题,预测准确率提高到90.4%,为地下工程岩爆预测提供理论依据。

关键词:梯度应力;岩爆预测;烈度;强度比

加筋路堤下刚性桩复合地基若干有限元建模类型分析

姜彦彬1,2,何  宁2,汪璋淳2,何  斌2,钱亚俊2

(1. 金陵科技学院建筑工程学院,江苏 南京 211169;2. 彩神app下载安卓版岩土工程研究所,江苏 南京 210029)

摘  要:基于加筋路堤下CFG桩复合地基现场试验段分别建立单桩、群桩及全断面有限元模型,探讨几何模型、桩土接触等条件对系统变形、应力分布及荷载传递的影响。结果表明:受路堤边界效应影响,全断面模型的沉降及荷载分配完成较快,应力比n、桩的荷载分担效率系数E均在路肩内侧附近达到最大值,且分别高于路中位置15.7%和5.2%。坡脚位置桩顶位移矢量角、桩的水平荷载及弯矩显著。单桩与群桩模型规律较为相近,沉降发展相对迟缓且略低于全断面模型。各有限元模型预测的最终状态的n,E及等沉面高度均正比于其桩土沉降差。统计表明单桩加固范围内实测与理论荷载误差可达-35.1%~58.5%,桩土竖向应力分布并不均匀。设置允许桩土发生相对位移的接触条件将增大沉降量及等沉面高度,并影响浅层桩身受力。桩承式加筋路堤有限元数值计算应优先选择考虑桩土接触条件的全断面模型。

关键词:刚性桩复合地基;几何模型;应力分布;桩土沉降;路堤边界效应

不同变形条件下盾构隧道粘钢加固效果的模型试验研究

刘学增1,赖浩然*1,桑运龙2,3,段俊铭1,丁  爽2,3

(1. 同济大学土木工程学院,上海 200092;2. 上海同岩土木工程科技股份有限公司,上海 200092;3. 上海地下基础设施安全检测与养护装备工程技术研究中心,上海 200092)

摘  要:由于上方堆土、邻近基坑开挖等周边工程的影响,地铁隧道结构产生较大变形已成为常见问题,粘钢加固作为控制地铁变形的常用手段,然而目前对于粘贴钢板加固效果的评价分析尚不明确。通过1∶5的室内模型试验研究了隧道不同变形条件下粘钢加固后结构的承载性能、荷载位移关系以及结构的破坏模式,分析了粘钢加固效果以及合理的加固时机。试验结果表明:①隧道结构变形分别为7.4‰D,15‰D和20‰D时(D为隧道外径)采取粘钢加固,加固后结构的破坏荷载相对原结构的破坏荷载分别增加了54.2%,49.6%和26.7%,结构失稳时的竖向收敛分别为60.78,58.74,62.15 mm,水平扩张分别为48.46,56.28,61.68 mm,说明粘钢可以提升结构承载力,但未对结构失稳时的位移量产生较大影响,从而为基于位移变化判断结构服役性能提供了依据;②结构变形10‰D至15‰D作为加固时机较为合理;③钢板与混凝土结合面的开裂与剥离是粘钢加固结构破坏的主要因素,关键部位为拱顶正弯矩区附近接头处。上述研究结论可为盾构隧道粘钢加固设计及时机的选择提供理论基础。

关键词:盾构隧道;变形特征;粘钢加固;相似模型试验;加固效果;加固时机

珊瑚砂蠕变特性的试验研究

李小梅1,王  芳1,韩  林2,关云飞1

(1.彩神app下载安卓版岩土工程研究所,江苏 南京 210024;2. 河海大学力学与材料学院,江苏 南京 211100)

摘  要:对两种相对密实度的珊瑚砂开展不同围压条件下的固结排水剪切试验,掌握了珊瑚砂的峰值强度及变形特性,进而对每种密度试样开展4种应力水平条件下的蠕变试验,并对试验前后的试样分别进行颗粒分析,研究应力水平及围压影响下的珊瑚砂蠕变特性及蠕变机理。试验结果表明,珊瑚砂的蠕变变形是颗粒滑移、错动、颗粒破碎、颗粒调整重组所引起,其蠕变变形受围压和应力水平影响显著,随围压和应力水平的增加而增大,而密度对其影响不明显,并建立了其蠕变变形与围压及应力水平之间的变化规律。

关键词:珊瑚砂;应力水平;相对密实度;围压;蠕变

植物–生物聚合物联合法固土的试验研究

倪  静1,王子腾*1,耿雪玉2

(1. 上海理工大学环境与建筑学院,上海 200093;2. 青岛理工大学土木工程学院,山东 青岛 266033)

摘  要:植物固土法易于兼顾土壤圈及生态系统功能稳定,但在植物生长初期(根系数量及长度不足)较难达到理想效果。因而提出植物–生物聚合物联合法,生物聚合物黏性溶液既可改善植物生长初期土体的强度,又可提供植物生长所需的碳、氮等元素。为此,设计两阶段的燕麦-β葡聚糖联合法固土试验,分别讨论燕麦根系及β葡聚糖在植物生长初期及后期所起的固土作用,并与燕麦根系、β葡聚糖分别加固的土及纯土进行比较。结果表明:植物生长摄取水分及根系挤土引起土体裂缝,使燕麦根系加固土的含水率低于纯土,但联合法中添加的β葡聚糖可提高土壤的保水性,另外,β葡聚糖可提高土壤电导率(即肥力),有利于植物的生长;无论在植物生长初期还是后期,联合法固土试样的抗剪强度均最高,一方面β葡聚糖能在植物生长初期,通过加强土颗粒间的黏结效应改善土体强度,另一方面燕麦根系对植物生长后期的土体强度起了较大的改善作用(此时,由于β葡聚糖分解被植物根系摄取及被土壤微生物吸收利用,固土效果已减弱)。论文研究成果将有助于进一步推进绿色土壤加固技术、扩展植物护坡工程的适用性。

关键词:植物;生物聚合物;土壤加固;保水性;电导率;强度

三维真土压力盒的设计与应力参数的计算

陈之祥1,2,邵龙潭1,2,李顺群*3,郭晓霞1,2,田筱剑1,2

(1. 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,辽宁 大连 116085;2. 大连理工大学工程力学系,辽宁 大连116085;3. 天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室,天津 300384)

摘  要:应力状态是评价土体变形和强度的基础,最大主应力及其方向是确定边坡、基坑等结构体滑裂面产生与发展过程的重要依据。为研究土体内部一点的真实三维应力状态,基于正应力与应力状态之间的计算关系,考虑测试过程中装置旋转引起的测试误差,设计了一种能够测定土中6个方向正应力和3个绕轴角度的三维土压力测试装置,即三维真土压力盒。该三维真土压力盒由1个高强度基座、6个微型土压力盒、1个孔压计和1个倾角传感器构成,可用于测定待测点6个方向的总应力和有效应力,进而确定该测点的三维总应力状态和有效应力状态。将研制的三维真土压力盒用于了某粉煤灰的一维加—卸载循环试验,并将测试结果与Boussinesq解的计算值进行了比较。同时,依据获取的三维应力状态计算了测点的主应力及其方向、毕肖普常数b、应力罗德角θ,并对各加载过程中应力状态的竖向力分量与竖向应变之间的关系进行了分析。结果表明:测试装置埋设和测试过程的角度旋转误差,会引起测试结果的误差,且这种误差随测试数值的变大而变大;一维加—卸载过程中土中的最大主应力方向与加载方向并不重合;随着加卸载循环次数的增加,各主应力大小及其方向逐渐稳定在一定范围,土的应力–应变关系也逐渐趋于稳定;采用三维真土压力盒的测试值确定的力学参数与土力学理论相符合,该装置对于土的强度问题研究具有技术基础作用。

关键词:应力状态;土压力;应力主轴;方向余弦;土压力盒

一个冻土的渗透系数模型及其验证

张  升1,2,颜  瀚1,滕继东1,2*,张  训1,盛岱超1,2

(1. 中南大学土木工程学院,湖南 长沙 410075;2. 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室,湖南 长沙 410075)

摘  要:寒区冻胀、融沉等冻害的核心问题是水热耦合迁移过程,而冻土渗透系数的确定是研究这类问题的关键。不同于正温条件下土的渗透系数,冻土的渗透系数涉及液态水在土、冰两种固相物质内的流动机制。如何更精确、简洁地表达冻土的渗透系数,一直没有得到很好的解决。本文基于土中冰的赋存形态,结合正温渗透系数Kozeny-Carman方程推导过程,考虑冰颗粒的阻碍作用,提出一个新的冻土渗透系数模型。本文模型通过和文献中其他学者的模型以及试验数据的比较,可以较好地吻合试验数据,验证了本文模型的合理性。相较于既有的经验模型或复杂的数学模型,本模型只有一个拟合参数,形式简洁,有明确物理依据,具有一定的应用价值。

关键词:渗透系数;冻土;KC方程;冻结特征曲线

基于边缘阈值分割的钻孔图像RQD自动分析方法研究

李清波,杜朋召

(黄河勘测规划设计研究院有限公司,河南 郑州 450003)

摘  要:RQD是评价岩体完整性的重要指标,传统获取方法受钻进工艺、取芯质量和回次长度影响较大,不能客观反映岩体质量。针对该问题,提出了一种基于边缘阈值分割的钻孔图像RQD自动分析方法。该方法首先对钻孔图像进行预处理和边缘阈值分割,实现图像中结构面和破碎带目标筛分;然后,对筛分出的目标区域进行编码,并进行连通区合并分析,确定影响RQD分析的有效目标;最后,提取有效目标中结构面和破碎带的位置、宽度信息,计算钻孔岩体RQD值。以泾河东庄水利枢纽工程坝址区钻孔为例,进行图像RQD自动分析,结果与钻孔图像、波速测试结果一致性较好,提高了钻孔RQD统计的准确性。该方法丰富了RQD获取途径,为评价岩体完整性提供了一种快速有效的方法。

关键词:钻孔图像;RQD;边缘信息;阈值分割;自动分析

 

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